Οκταπολικός βαθμός ελευθερίας σε ατομικούς πυρήνες

Abstract

Στην εργασία αυτή μελετήθηκε ο οκταπολικός βαθμός ελευθερίας, ο οποίος παρουσιάζεται πειραματικά σε αρκετούς πυρήνες, τόσο στην περιοχή των σπάνιων γαιών, όσο και στις ακτινίδες. Συγκεκριμένα, εντοπίζονται πυρήνες που παρουσιάζουν οκταπολικές δονήσεις, καθώς και άλλοι που παρουσιάζουν μόνιμη οκταπολική παραμόρφωση. Σε μερικές αλυσίδες ισοτόπων, η μετάβαση από τη μία αλυσίδα στην άλλη γίνεται απότομα, παρέχοντας ενδείξεις για αλλαγή φάσης/σχήματος. Η μελέτη επεκτάθηκε τόσο σε αλγεβρικά πρότυπα της πυρηνικής δομής, γενικεύσεις του προτύπου αλληλεπιδρόντων μποζονίων [Interacting Boson Model (IBM)], όσο και σε γεωμετρικά πρότυπα, επεκτάσεις του προτύπου του Bohr. Και στις δύο περιπτώσεις εξετάστηκαν και πρότυπα τα οποία περιγράφουν το κρίσιμο σημείο, όπου συμβαίνει αλλαγή φάσης/σχήματος σε μία σειρά ισοτόπων. Για την ταυτόχρονη περιγραφή των τετραπολικών και οκταπολικών βαθμών ελευθερίας σε ατομικούς πυρήνες αναπτύχθηκε το Αναλυτικό Τετραπολικό Οκταπολικό Αξονικά Συμμετρικό Πρότυπο [Analytic Quadrupole Octupole Axially Symmetric Model (AQOA)], το οποίο αποτελεί επέκταση του προτύπου του Bohr και εφαρμόστηκε τόσο στις ακτινίδες, όσο και στις σπάνιες γαίες. Βρέθηκε ότι στις σπάνιες γαίες απαιτείται η εισαγωγή δυναμικού στο γ βαθμό ελευθερίας, το οποίο αποτελείται από δύο ταλαντωτές διαχωριζόμενους από ένα πεπερασμένο φράγμα, ενώ στην περίπτωση των ακτινίδων η απλούστερη μορφή των δύο ταλαντωτών που διαχωρίζονται από άπειρο φράγμα αρκεί. Εξετάστηκε λεπτομερώς η συμπεριφορά των ισοτόνων με Ν=90 στην περιοχή Nd-Dy και αποδείχτηκε ότι τα ισότονα αυτά αντιστοιχούν όχι μόνο στο κρίσιμο σημείο μετάβασης από σφαιρικούς σε ωοειδείς παραμορφωμένους πυρήνες όσον αφορά τον τετραπολικό βαθμό ελευθερίας, αλλά και στο κρίσιμο σημείο της μετάβασης από οκταπολικές δονήσεις σε μόνιμη οκταπολική παραμόρφωση.

The octupole degree of freedom was studied at this thesis, which is present at experimental data of many nuclei, like rare earths or actinides. More specifically, there are nuclei which present octupole vibrations, as well as nuclei that present permanent octupole deformation. In some chains of isotopes, the transition from one chain to the other is abrupt, evidence of a phase/shape transition. The study was extended to algebraic models of nuclear structure, generalizations of the Interacting Boson Model, as well as to geometric models, extensions of the Bohr-Mottelson model. In both cases, models were studied which describe the critical point, where shape/phase transition occurs in a chain of isotopes. The Analytic Quadrupole Octupole Axially Symmetric Model (AQOA) was developed for the simultaneous description of quadrupole and octupole degrees of freedom. The model, which is an extension of the Bohr-Mottelson model, was applied to actinides and rare earths. It was found that in the case of actinides, the introduction of a potential in the γ degree of freedom is required, which is consisted of two oscillators which are separated by a finite barrier. In the case of actinides, the simplest form of two oscillators which are separated by an infinite barrier suffices. It was studied in detail, the behavior of the N=90 isotones, at the Nd-Dy region and it was proved that these isotones correspond not only to the critical point of transition from spherical to prolate deformed nuclei as far as the quadrupole degree of freedom is concerned, but also to the critical point of transition from octupole vibrations to permanent octupole deformation.